[发明专利]电池隔膜及其制备方法和电池

说明书

本申请提供一种电池隔膜及其制备方法和电池，电池隔膜的制备方法包括以下步骤：S10：将杂环芳纶聚合物溶液和助纺剂溶液混合后得到纺丝液，其中，所述助纺剂为聚氧乙烯醚、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇的一种或多种，所述助纺剂溶液的溶剂为极性非质子溶剂；S20：纺丝液通过溶液喷射纺丝处理得到杂环芳纶纳米纤维膜；S30：将杂环芳纶纳米纤维膜经过热压处理得到电池隔膜。本申请提供的电池隔膜相比商用的聚烯烃微孔膜具有更高的孔隙率、更好的电解液浸润性、更高的离子电导率、更好的热稳定性。

技术领域

本申请涉及电池隔膜材料技术领域，具体涉及一种电池隔膜及其制备方法和电池。

背景技术

电池结构包括正极、负极、电解液、隔膜、壳体。其中，隔膜在电池中起隔离正负极、传导离子的作用，是电池的重要组成部分。

传统的商业化隔膜主要是聚烯烃多孔膜，包括聚乙烯、聚丙烯微孔膜，微孔聚烯烃隔膜的优势在于其极高的拉伸强度和穿刺强度。然而其电解液浸润性差、离子电导率低，难以满足新兴的电池对于高倍率充放电的需求，且聚烯烃隔膜的热稳定性差，高温会导致隔膜收缩融化，导致进一步短路，造成安全问题。

发明内容

本申请提供了一种电池隔膜及其制备方法和电池，该电池隔膜热稳定性好、孔隙率高、电解液浸润性好、离子电导率高且具有较高的拉伸强度，以解决现有技术中存在的问题。

第一方面，本申请提供了一种电池隔膜的制备方法，包括以下步骤：

S10：将杂环芳纶聚合物溶液和助纺剂溶液混合后得到纺丝液，其中，所述助纺剂为聚氧乙烯醚、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇的一种或多种，所述助纺剂溶液的溶剂为极性非质子溶剂；

S20：纺丝液通过溶液喷射纺丝处理得到杂环芳纶纳米纤维膜；

S30：将杂环芳纶纳米纤维膜经过热压处理得到电池隔膜。

在本申请的技术方案中，首次提出了使用溶液喷射的方法制备杂环芳纶纳米纤维膜并将其进一步加工作为电池隔膜，且该制备方法工序简单、节能、环保、高效，对设备要求低，具有很好的商业化前景。

在本申请的一些实施例中，所述方法还包括通过如下制备杂环芳纶聚合物溶液的步骤：

二胺单体和二酰氯单体在含有助溶盐的极性非质子溶剂中聚合得到杂环芳纶聚合物溶液，其中，

所述二胺单体的浓度为0.05～0.5mol/L，所述二胺单体包括第一二胺单体和第二二胺单体，所述第一二胺单体为杂环二胺，所述第二二胺单体为芳环二胺；基于二胺单体总摩尔数，所述第二二胺单体的摩尔百分数低于70％；

所述二酰氯单体为对苯二甲酰氯和/或间苯二甲酰氯。

在本申请的一些实施例中，所述助溶盐为氯化钙和/或氯化锂；

所述极性非质子溶剂为N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺中的一种或多种；

所述助溶盐与所述极性非质子溶剂的质量比为2～10：100。

在本申请的一些实施例中，所述步骤S10中，所述纺丝液中的所述杂环芳纶聚合物的质量分数为0.5％～2.5％。

在本申请的一些实施例中，所述步骤S10中，所述所述杂环芳纶聚合物与所述助纺剂的质量比为100：1～100。

在本申请的一些实施例中，所述步骤S20具体包括：将30～100℃的纺丝液在气流温度为100～400℃，气体流量为5～100L/min的高速气流的牵伸作用下，以10～2,000μL/min的挤出速率从直径为50～1000μm的喷丝孔中喷出成丝，使用滚筒收集后得到杂环芳纶纳米纤维膜；其中，所述滚筒转速为50～5000rpm，所述喷丝孔与所述收集滚筒的距离为10～30cm。